Comprendiendo el tiempo sobre nuestras cabezas. Introducción a la meteorología. Circulación atmosférica general.

Representación idealizada (en el equinoccio) de la circulación atmosférica a gran escala en la Tierra, mostrando la celda de Hadley, la célula de Ferrel y el vórtice polar, adaptado - Kaidor CC BY-SA 3.0 Wikipedia

En un anterior artículo indicamos que la combinación de factores geográficos y termodinámicos era la causa de la diversidad de los diferentes climas españoles, debido a su influencia permanente e inalterable sobre el clima. En este artículo nos centraremos en la circulación atmosférica general (CAG), ya que son los factores termodinámicos los responsables de dicha circulación. 

La circulación atmosférica general es la sucesión de masas de aire a gran escala, es decir, el movimiento del aire en el conjunto de la atmósfera terrestre, siendo originada por factores termodinámicos.  Para una mejor comprensión del tema, abordaremos por separado sus dos aspectos, térmico y dinámico:

  a) Para iniciar una explicación de la temperatura en nuestro planeta, debemos indicar que la Tierra posee una inclinación de 23° 27′. Este ángulo, denominado oblicuidad de la eclíptica, es la inclinación que posee el eje de rotación de la Tierra con respecto a la perpendicular del plano de la eclíptica. Esta inclinación hace que los rayos solares incidan sobre la superficie terrestre con una mayor o menor perpendicularidad según la latitud y, por tanto, existiendo áreas con mayor o menor superficie irradiada. En las zonas más cercanas al ecuador, la radiación solar devuelta a la atmósfera y denominada albedo, será mayor y, por esta razón, la atmósfera se calienta en mayor grado. Por el contrario, en las zonas más cercanas a los polos, el albedo es menor y el calentamiento atmosférico también.

Comprendiendo el tiempo sobre nuestras cabezas. Introducción a la meteorología: factores geográficos.

  La diferencia de insolación producida entre los dos hemisferios terrestres genera la existencia de zonas térmicas: una cálida en torno al ecuador, dos templadas, situadas al norte y sur de la franja cálida, y dos frías, coincidiendo con los polos. A modo de resumen, el aire de la troposfera, capa más cercana a la corteza terrestre, con un espesor comprendido entre los 8 y 14 kilómetros, se calienta desde la superficie terrestre, por lo que su temperatura dependerá de la temperatura de la superficie y a la vez de la latitud o distancia existente hasta el ecuador.

  b) Antiguamente, se creía que el movimiento del aire en el conjunto de la atmósfera era debido a las causas térmicas anteriormente explicadas, pero no se tardó mucho en entender la importancia en este proceso del movimiento de rotación de la Tierra. En un hipotético modelo donde la Tierra no experimentara el movimiento de rotación alrededor de su eje, encontraríamos un tipo de célula convectiva que se daría en cada uno de los hemisferios. Recordemos que una célula convectiva es definida como un patrón de circulación del aire situado en la troposfera, con un movimiento cerrado y un desplazamiento desde la zona ecuatorial hacia uno de los polos. En dicho modelo teórico y homogéneamente perfecto, el movimiento de la célula convectiva sería: vientos fríos desplazándose en superficie desde uno de los polos hacia el ecuador y vientos cálidos en altura desplazándose desde el ecuador hacia los polos, cerrando la célula.

  Pero en realidad nuestro planeta realiza un giro alrededor de su eje, llamado movimiento de rotación, produciéndose la denominada fuerza de Coriolis, la cual fue descrita matemáticamente por el francés Gaspard-Gustave de Coriolis (1792-1843) en un artículo publicado en 1835. Para explicar dicha fuerza, recurriremos a la aportación realizada por Benito José Fuentes López.

  Sobre la superficie de nuestro planeta, incluyendo la atmósfera, la velocidad a la que giran todos los puntos, denominada velocidad angular, es la misma, ya que se completa una vuelta entera en 24 horas con independencia de donde se encuentre el punto. Pero no todos los puntos se encuentran situados a la misma distancia del eje de rotación, poseyendo mayor velocidad lineal los más alejados, puesto que el recorrido que tienen que trazar es mayor. Así, en los polos la velocidad lineal es cero y en el ecuador alcanza su máximo valor con una velocidad de 1668 km/h, siendo la velocidad lineal en nuestra península aproximadamente 1300 km/h.

  La fuerza de Coriolis influirá en los cuerpos que se encuentren en la superficie y atmósfera terrestre, pero con diferentes valores según sea su movimiento. Ello nos lleva al segundo modelo, la realidad, en donde encontramos tres células convectivas en cada uno de los hemisferios:

 1) Célula polar. El movimiento se produce entre el aire frío del polo en la latitud 0° (zonas de altas presiones al ser aire frío que se mantiene en superficie, pues pesa más que el aire caliente) y los 60° de latitud, donde se encuentra con el aire menos frío de la siguiente célula. 

  2) Célula de Ferrel. Se encuentra entre la zona de bajas presiones (aire caliente que, al pesar menos, asciende) de los 60° y las zonas de altas presiones de los 30° de latitud.

  3) Célula de Hadley. Ubicada entre las bajas presiones ecuatoriales y los 30° de latitud, tanto norte como sur.

  Así se configura un sistema atmosférico, al que hay que añadir los desplazamientos de masas de aire en verano e invierno, cuando borrascas y anticiclones se desplazan unos 23° hacia los polos en verano y hacia el ecuador en invierno. Además, la fuerza de Coriolis desvía los vientos en sentido horario en el hemisferio norte y antihorario en el hemisferio sur.

  Por lo anteriormente expuesto, podemos indicar que la circulación atmosférica general tiene como base el desigual calentamiento terrestre entre el ecuador y los polos. Además, otros factores no menos importantes ejercen una gran influencia: el movimiento de rotación de la Tierra, la configuración de los continentes y océanos, junto con las propiedades fisicoquímicas del aire. Todo ello configura un sistema inicialmente térmico que pasa a dinámico y en donde la atmósfera realiza un trasvase de energía, manteniendo el equilibrio térmico de nuestro planeta.

  La circulación general atmosférica experimenta pequeñas variaciones anuales, pero mantiene su estructura básica en el tiempo, ayudándonos a la comprensión general del sistema. Las individualidades atmosféricas a escala local y regional dificultan predecir el tiempo atmosférico más allá de un corto plazo de tiempo, no así el clima, es decir, la media a largo plazo del tiempo atmosférico.

José Ramón Colón Carvajal.